Номер 3, страница 93 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

3. Объясните, почему ионные и молекулярные кристаллы практически не проводят электрический ток. Чем обусловлена хорошая электро- и теплопроводность металлических кристаллов?

Объяснение, почему ионные и молекулярные кристаллы практически не проводят электрический ток

Электрический ток представляет собой упорядоченное движение свободных заряженных частиц. Для того чтобы вещество было проводником, в его структуре должны присутствовать такие частицы.

В ионных кристаллах (например, кристалл поваренной соли NaCl) в узлах кристаллической решётки находятся положительно и отрицательно заряженные ионы. Эти ионы прочно связаны друг с другом силами электростатического притяжения и жёстко зафиксированы в своих положениях, они не могут свободно перемещаться по кристаллу. Свободных электронов, способных переносить заряд, в таких кристаллах также нет. Следовательно, из-за отсутствия свободных носителей заряда ионные кристаллы в твёрдом состоянии являются диэлектриками.

В молекулярных кристаллах (например, лёд, йод, нафталин) в узлах решётки расположены электрически нейтральные молекулы. Эти молекулы удерживаются вместе слабыми межмолекулярными силами. Электроны внутри молекул прочно связаны с атомами в ковалентных связях и не могут перемещаться по всему кристаллу. Таким образом, в молекулярных кристаллах отсутствуют какие-либо свободные заряженные частицы, что и делает их изоляторами.

Ответ: Ионные и молекулярные кристаллы практически не проводят электрический ток, так как в их кристаллической структуре отсутствуют свободные носители заряда: в ионных кристаллах ионы жёстко зафиксированы в узлах решётки, а в молекулярных кристаллах нет ни свободных ионов, ни свободных электронов.

Чем обусловлена хорошая электро- и теплопроводность металлических кристаллов

Высокие электро- и теплопроводность являются характерными свойствами металлов и объясняются особенностями их внутреннего строения, а именно наличием металлической связи.

Электропроводность: Кристаллическая решётка металлов состоит из положительных ионов, расположенных в её узлах. Валентные электроны атомов металла отрываются от них и становятся общими, образуя так называемый «электронный газ». Эти электроны не принадлежат конкретным атомам и могут свободно перемещаться по всему объёму металла. При создании в металле электрического поля (например, при подключении к источнику напряжения) эти свободные электроны начинают упорядоченно двигаться, создавая электрический ток. Наличие огромного числа свободных электронов и является причиной высокой электропроводности металлов.

Теплопроводность: Механизм теплопроводности в металлах также связан со свободными электронами. При нагревании участка металла электроны в этой области получают дополнительную кинетическую энергию и начинают двигаться быстрее. Перемещаясь по всему объёму, они сталкиваются с ионами решётки и другими электронами в более холодных областях, передавая им свою энергию. Этот процесс переноса энергии свободными электронами происходит очень быстро и эффективно, что обуславливает высокую теплопроводность металлов. Колебания ионов решётки (фононы) также вносят вклад в перенос тепла, но для металлов он значительно меньше, чем вклад электронного газа.

Ответ: Хорошая электро- и теплопроводность металлических кристаллов обусловлена наличием в их структуре большого числа подвижных, обобществлённых электронов («электронного газа»), которые выступают в качестве основных переносчиков как электрического заряда, так и тепловой энергии.